同步互斥小口诀

• 画图理解题目
• 判断题目类型
• 分析进程数目 填写进程模板
• 补充基本代码(伪代码)
• 补充PV代码
• 检查调整代码

注意事项

• 代码是一步一步写出来的，代码是反复调整写出来的
• 60%是生产者和消费者模型
• 30%是读者和写者的模型

生产者和消费者

例子1

• 妈妈每次放放一个苹果到桌子上，孩子每次从桌子上取一个苹果。取苹果和放苹果不可以同时进行，而且桌子上最多只能放10个苹果，请使用pv代码实现同步互斥
• 箭头 代表生产的含义，数目代表生产的数量

• 特征：1，存在一个容器，具有容量的限制；2，具有生产行为和消费行为，生产行为增加容量，消费行为减少容量
• 分析：生产者：需要考虑容器的容量，考虑的是剩余空间；消费者：需要考虑已占用空间
• 进程的数目：母亲 和 孩子两个进程
• 补充基本代码  取一个苹果 和 放一个苹果
• 补充PV代码 full代表占用空间；empty代表已经占用的空间；p代表减；v代表加
• 使用P(s)和V(s)包住会改变容器容量的代码，也就是临界资源
• 代码

semaphore full = 0;  //表示资源
semaphore empty = 10;//表示资源
semaphore s = 1;     //表示互斥
孩子(){while(1){p(full);//是否有已占用空间，有则减少已占用空间，无则等待p(s);取一个苹果;v(s);v(empty);//增加剩余空间}
}妈妈(){while (1){p(empty);//是否有剩余空间，有则减少剩余空间，无则等待p(s);放一个苹果;v(s);v(full);//增加已占用空间}}

例子2

• 桌子上有一个盘子，每次只能放入一个水果，妈妈放入橘子，爸爸放入苹果，儿子吃橘子，女儿吃苹果。盘子为空，爸爸妈妈才可以放入水果，当盘子的水果和儿子或者女儿匹配的时候，儿子和女儿才可以拿水果
• 消费者(儿子) 关注橘子；消费者(女儿)关注苹果；生产者(妈妈)关注盘子空间；生产者(爸爸)关注盘子空间
• 四个进程 

• mutex 和 plate的效果是等价的，因此，这里不加mutex也是可以的
• 代码

semaphore orange = 0;  
semaphore apple = 0;
semaphore plate = 1;
semaphore mutex = 1;
妈妈(){while(1){p(plate);p(mutex);放橘子;v(mutex);v(orange);}
}爸爸(){while (1){p(plate);p(mutex);放苹果;v(mutex);v(apple);}}儿子(){while (1){p(orange);p(mutex);吃橘子;v(mutex);v(plate);}}女儿(){while (1){p(apple);p(mutex);吃苹果;v(mutex);v(plate);}}

 例子3 

• AB两个人通过信箱进行辩论，每个人都从自己的信箱取出对方的问题，将答案和新的问题组成一个邮件放入对方的信箱中，假设A的信箱可以装入M个邮件，B的信箱可以装入N个邮件，初始的时候，A信箱有X封邮件，B信箱有y封邮件，辩论者每次只取一封邮件，请使用PV操作实现，并解释信号量初值和含义
• 分析
• 生产者 A  关注 B的邮箱剩余空间
• 生产者 B 关注 A的邮箱剩余空间
• 消费者 A 关注 A的邮箱有多少封信件
• 消费者 B 关注 B的邮箱有多少封信件

• 代码

semaphore mutex_A = 1;  
semaphore mutex_B = 1;  
semaphore full_A = x;
semaphore empty_A = M - x;
semaphore full_B = y;
semaphore empty_B = N - y;
A(){while(1){p(full_A);p(mutex_A);从A的邮箱抽取信件;v(mutex_A);v(empty_A);p(empty_B);p(mutex_B);向B的邮箱投递信件;v(mutex_B);v(full_B);}
}B(){while (1){p(full_B);p(mutex_B);从B的邮箱抽取信件;v(mutex_B);v(empty_B);p(empty_A);p(mutex_A);向A的邮箱投递信件;p(mutex_A);p(full_A);}}

semaphore empty = 1000;  
semaphore full = 0;  
semaphore mutex = 1;
semaphore mutex_2 = 1;
生产者i(){while(1){p(empty);p(mutex);放一件物品;v(mutex);v(full);}
}生产者j(){while(1){p(empty);p(mutex);放一件物品;v(mutex);v(full);}
}消费者m(){while (1){p(mutex_2);for(int i = 0;i < 10;i++){p(full);p(mitex);取一件物品;v(mutex);v(empty);}v(mutex_2);}}消费者n(){while (1){p(mutex_2);for(int i = 0;i < 10;i++){p(full);p(mitex);取一件物品;v(mutex);v(empty);}v(mutex_2);}}